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Was ist der Unterschied zwischen digitalem und optischem Zoom?

Was ist der Unterschied zwischen digitalem und optischem Zoom?

Harry Guinness

Zoom ist, wie viele Kamera-Spezifikationen, etwas komplizierter als Werbekampagnen glauben machen würden. Smartphone-Hersteller wie Samsung bieten jetzt 10x, 50x oder sogar 100x Zoomen. Aber ist das überhaupt möglich? Schauen wir uns die Unterschiede zwischen optischem und digitalem Zoom an.

Was bedeutet Zoom eigentlich?

Was ist Zoom und was bedeutet es, 5x oder 10x zu haben? In Bezug auf die optische Physik nicht viel, weil es keinen Zoom gibt.

Die Linsenvergrößerung (wie stark eine Linse entfernte Objekte vergrößert) hängt von ihrer Brennweite und dem daraus resultierenden Sichtfeld ab. Ein Objektiv mit einer längeren Brennweite (im Verhältnis zur Größe des Bildsensors) hat ein kleineres Sichtfeld. Dadurch erscheinen entfernte Objekte näher als durch eine Linse mit einer kürzeren Brennweite.

Es gibt genügend Faktoren, die dazu führen, dass Objektive nicht verkauft werden, je nachdem, wie stark sie Objekte vergrößern. Vielmehr werden sie aufgrund ihrer Brennweite verkauft.

Weitwinkelaufnahme eines Flusses in einer Schlucht. Das Marketing für das Weitwinkelobjektiv des Huawei P40 Pro behauptet, es habe einen 0,6-fachen optischen Zoom. Huawei

Zoom, wie wir es jetzt verwenden, ist im Grunde ein Marketingkonzept, das von Kompaktkameras populär gemacht wird. Ursprünglich war es das Verhältnis zwischen der kürzesten und der längsten Brennweite eines Objektivs. Ein 10-mm-100-mm-Objektiv hatte also einen 10-fachen Zoom, während ein 25-mm-100-mm-Objektiv einen 4-fachen Zoom hatte. Dies bedeutete, dass ein Objektiv mit 10-fachem Zoom die Dinge nicht unbedingt zehnmal größer aussehen ließ.

Smartphone-Hersteller verwenden den Zoom jedoch etwas anders. Ein 1-facher Zoom wird allgemein als Sichtfeld der Hauptkamera akzeptiert. Smartphones wie das iPhone 11 Pro fügen ein noch breiteres Objektiv hinzu und nennen es einen 0,5-fachen Zoom, anstatt 1x auf den neuen Weitwinkel zurückzusetzen.

Anders als bei Kompaktkameras bedeutet dies, dass Sie mit verschiedenen 10-fach-Zoom-Smartphones meist die gleiche grobe Vergrößerung erwarten können.

Zoomaufnahme eines Mannes an einem Seil, der die Felsen neben einem rauschenden Fluss erklimmt. Das Huawei P40 Pro verfügt außerdem über ein Periskopobjektiv mit 5-fachem optischen Zoom. Huawei

Wenn Sie mehr wissen möchten, können Sie sich in diesem Artikel ansehen, wie Zoomspezifikationen berechnet werden. Alles, was Sie wirklich wissen müssen, ist, dass der Zoom von der zugrunde liegenden Brennweite eines Objektivs und der Größe des Sensors abhängt – und dass er etwas von der Realität getrennt ist.

Aber was ist der Unterschied zwischen optischem und realem Zoom (ich werde dieses Wort der Einfachheit halber weiterhin verwenden, aber was ich wirklich meine, ist „scheinbare Vergrößerung“ oder „engeres relatives Sichtfeld“)?

So funktioniert der optische Zoom

Optischer Zoom ist, wenn die physikalischen Eigenschaften eines Objektivs entfernte Objekte wirklich vergrößern. Zum Beispiel ist ein Teleskop nur optischer Zoom. Wenn Sie den Mond durch einen sehen, sieht er größer aus. Es gibt keinen Qualitätsverlust – Objekte erscheinen nur näher.

Ein Fotograf mit einem großen optischen Zoomobjektiv bei einem Fußballspiel.Pavel L Foto und Video / Shutterstock

Der optische Zoom stammt von Objektiven mit langen Brennweiten, die zumindest relativ zur Sensorgröße der Kamera sind. Ein langes Teleobjektiv für eine DSLR, wie es Sportfotografen bei Spielen verwenden, hat eine Brennweite zwischen 500 und 1.000 mm. Deshalb sind sie so kräftig.

Bei kleineren Kameras kann die Brennweite kürzer sein. Kompaktkameras können mit 100-mm-Objektiven einen hervorragenden optischen Zoom erzielen. Sie sind immer noch ziemlich groß, aber viel kleiner als die bei Fußballspielen verwendeten Teleskoptypen.

Bei Smartphones verwenden Hersteller Periskoplinsen für einen besseren optischen Zoom. Sie konnten 5-fach Zoomobjektive (ungefähr so ​​groß wie ein 100-mm-Objektiv auf einer DSLR, also ziemlich gut) in ihre Flaggschiff-Telefone einbauen, ohne sie dicker zu machen. Dies ist eine wirklich aufregende Entwicklung.

5x ist jedoch noch weit von 100x entfernt. Wie kommen Hersteller mit ihren Ansprüchen dorthin?

So funktioniert Digitalzoom

Wie bereits erwähnt, ist Zoom ein verschwommenes Konzept. Der Digitalzoom nutzt diese Unbestimmtheit voll aus. Im Wesentlichen schneidet der Digitalzoom ein Foto nur zu, sodass die darin enthaltenen Objekte größer erscheinen – es werden keine zusätzlichen Bildinformationen erfasst.

Nehmen Sie zum Beispiel die Aufnahme unten von einem iPhone Xs. Dieses Telefon verfügt über einen 2-fachen optischen Zoom, aber einen 10-fachen Digitalzoom. Die gezoomte Aufnahme hat eine deutlich niedrigere Auflösung.

Beispiel eines schlechten Zoombildes eines Hundes auf einem iPhone.

Das ist das Problem mit dem Digitalzoom. Während der optische Zoom vergrößert wird, ohne die Bildqualität zu verlieren, wird er durch den digitalen Zoom verringert. Und je mehr Sie hineinzoomen, desto schlechter wird die Bildqualität.

Verbessern!

Der Digitalzoom hat jedoch einen Moment Zeit. Optischer Zoom ist teuer, sowohl in Bezug auf die Produktionskosten als auch auf die Kompromisse, die erforderlich sind, um ihn einem Smartphone hinzuzufügen. Periskop-Objektive sind eine relativ neue Entwicklung (zumindest bei Smartphones), daher gibt es noch einige Überlegungen.

Daher verwenden Smartphone-Hersteller die folgenden Tricks, um den Digitalzoom zu verbessern und Qualitätsverluste zu minimieren:

  • Verwendung unglaublich hochauflösender Sensoren: Das Samsung Galaxy S20 verfügt über eine 64-Megapixel-Tele-Kamera. Solch ein hochauflösender Sensor bedeutet, dass mehr Bilder zugeschnitten werden müssen und daher mehr digitaler Zoom zur Verfügung steht.
  • Pixel-Binning: Das Kombinieren mehrerer Pixel zu einem einzigen Superpixel bietet eine bessere Qualität für digital gezoomte Bilder, anstatt nur danach zu beschneiden.
  • KI und maschinelles Lernen: Diese sind in der Bereich Fotografie vielversprechend. Kamerahersteller konnten damit die Qualität digital gezoomter Bilder automatisch verbessern.

Hohe Digitalzoomstufen sind jedoch ohne optischen Zoom nicht möglich. Diese verrückten 50- und 100-fachen Zooms sind nur möglich, weil sie eine Mischung aus optischem und digitalem Zoom sind. Ein echtes optisches Objektiv übernimmt einen Teil des schweren Hebens, während die digitalen Techniken einen deutlicheren Zoom ermöglichen.

Samsung könnte sein Aufpumpen der Zoomzahlen, aber es gibt echte Verbesserungen in der Linsentechnologie, die einem Teil des Hype zugrunde liegen.

Zoom optimal nutzen

Interessant ist der aktuelle Fokus auf Kamera-Zoom in Smartphones. Ab einem bestimmten Punkt wird es jedoch nur noch albern.

Ein 5-fach oder sogar ein 10-fach optisches Zoomobjektiv eröffnet Menschen viele interessante Aufnahmemöglichkeiten. Es auch macht dedizierte Kameras noch mehr zu einem Nischengenuss. Mit dieser Art von Zoom können Sie Ihre Kinder beim Sport, bei Wildtieren in Ihrem Garten und bei allem anderen fotografieren, dem Sie physisch nicht näher kommen können.

Während der Digitalzoom nicht automatisch eine schlechte Sache ist (insbesondere wenn er nicht überbeansprucht wird), hat das Vergrößern zu viele Nachteile. Es gibt natürlich einen Verlust an Bildqualität, aber auch das Aufnehmen von Fotos wird immer schwieriger.

Bei 20- oder 30-fachem Zoom (was ungefähr 1.000 mm bei einer DSLR entspricht) müssen Sie Ihr Telefon unglaublich ruhig halten, um eine gute Aufnahme zu erzielen. Das geringste Zucken führt zu einem verschwommenen Foto und allem, was Sie fotografieren möchten, wenn Sie sich aus dem Rahmen bewegen.

Dies setzt auch voraus, dass Sie bei guter Beleuchtung fotografieren. Bei schlechten Lichtverhältnissen benötigen Sie ein Stativ für Ihr Smartphone, um ein scharfes Foto zu erhalten.

Es sieht so aus, als würden Smartphone-Hersteller weiterhin mit immer größeren Zoomzahlen konkurrieren. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie immer den zugrunde liegenden optischen Zoom überprüfen – das ist es, was wirklich zählt.

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